(57)【要約】【課題】簡易かつ高品質な施工を可能とし、また、ケーソン躯体の簡素化を可能とした、ケーソン構造の構築方法およびこれにより構築されたケーソン構造を提供する。【解決手段】複数本の柱状の地盤改良体３，３，…を、沈設されるケーソン躯体２の平面形状に沿って、ケーソン躯体２の圧入時に該ケーソン躯体２に作用する応力に応じて設定された間隔により原地盤に形成する工程と、地盤改良体３，３，…が形成された地盤にケーソン躯体２を圧入する工程と、を含む構築方法によりケーソン構造を構築する。【選択図】図１
2007217912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状で原地盤よりも小さい強度を有した複数本の地盤改良体を、沈設されるケーソン躯体の平面形状に沿って、所定の間隔により原地盤に形成する工程と、
前記地盤改良体が形成された地盤に前記ケーソン躯体を沈設する工程と、を備えるケーソン構造の構築方法であって、
前記複数本の地盤改良体により、前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高くなると想定される領域について、他の領域よりも地盤の強度を低下させることを特徴とする、ケーソン構造の構築方法。
【請求項２】
前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高くなると想定される領域では、他の領域に形成される地盤改良体の間隔よりも、地盤改良体の間隔を狭く形成することを特徴とする、請求項１に記載のケーソン構造の構築方法。
【請求項３】
平面視が多角形状に形成された前記ケーソン躯体に対して、前記ケーソン躯体の各辺の両端から該辺の長さの１／５から１／３の範囲内に形成する地盤改良体の間隔を、該辺の残りの範囲内に形成する地盤改良体の間隔よりも狭く形成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のケーソン構造の構築方法。
【請求項４】
前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高くなると想定される領域では、他の領域に形成される地盤改良体の改良強度よりも、地盤改良体の改良強度を弱く形成することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のケーソン構造の構築方法。
【請求項５】
平面視が多角形状に形成された前記ケーソン躯体に対して、前記ケーソン躯体の各辺の両端から該辺の長さの１／５から１／３の範囲内に形成する地盤改良体の強度を、該辺の残りの範囲内に形成する地盤改良体の強度よりも弱く形成することを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のケーソン構造の構築方法。
【請求項６】
平面視が多角形状に形成された前記ケーソン躯体に対して、前記ケーソン躯体の各辺の両端から該辺の長さの１／５から１／３の範囲内にのみ地盤改良体を形成することを特徴とする、請求項１に記載のケーソン構造の構築方法。
【請求項７】
地中に沈設されたケーソン躯体と、
前記ケーソン躯体の平断面形状に沿って所定の間隔を有して地中に形成された複数本の柱状の地盤改良体と、を備えるケーソン構造であって、
前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高い領域に形成された地盤改良体の間隔が、他の領域に形成された地盤改良体の間隔よりも、狭いことを特徴とする、ケーソン構造。
【請求項８】
地中に沈設されたケーソン躯体と、
前記ケーソン躯体の平断面形状に沿って所定の間隔を有して地中に形成された複数本の柱状の地盤改良体と、を備えるケーソン構造であって、
前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高い領域に形成された地盤改良体の改良強度が、他の領域に形成された地盤改良体の改良強度よりも、弱いことを特徴とする、ケーソン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーソン構造の構築方法およびこれにより構築されるケーソン構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤、地下水位が高い地盤、港湾等における構造物の基礎工事には、函状の部材を沈設することにより施工を行う、ケーソン工法が採用される場合がある。このようなケーソン工法には、ジャッキ等を利用して地中にケーソン（函体）を圧入する圧入ケーソン工法、ケーソンの下部を掘削しながらケーソンを沈設するニューマチックケーソン工法、オープンケーソン工法等がある。
【０００３】
地中へのケーソンの沈設は、地質や地層、地下水状況等の影響を受け易く、ケーソンを設計された状態に施工するための技術が多数開示され、実施に至っている。
【０００４】
例えば、本出願人は、特許文献１に示すように、圧入ケーソン工法におけるケーソン躯体の沈設時の姿勢制御システムとして、ケーソン躯体の上部周りに設置された圧入桁と、この圧入桁に均等に複数配置されたグランドアンカーからのケーブルを把持する圧入ジャッキと、ケーソン躯体に設置されてケーソン躯体の傾斜を検出する姿勢計測手段と、を備えたシステムを開示し、実用化に至っている。この姿勢制御システムによれば、姿勢計測手段のデータに基づき圧入ジャッキの作動制御を自動的に行って、ケーソン躯体の姿勢制御を自動的に行うことを可能としている。
【０００５】
また、本出願人は、特許文献２に示すように、ケーソン躯体の内壁面に沿って連続した鉛直方向の削孔を行い、この孔を介してケーソン躯体の下方地盤に地盤改良材を注入し、均等の強度の改良された地盤にケーソン躯体を沈設する工法を開発し、実用化に至っている。これにより地盤内に軟弱地盤層が介在していても、急激な沈下や不等沈下等が不意に生じることが無く、安全な施工が可能となる。
【特許文献１】特開平９−０５９９９４号公報（［００１２］−［００１５］、図１−図３）
【特許文献２】特開平５−００９９４０号公報（［０００５］−［００１３］、図１−図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、平面視矩形状のケーソンを地中に沈設する際に各角部に作用する応力が、他の部分に比べて大きくなる傾向にあることから（図４参照）、ケーソン躯体の部材厚は、この角部に作用する応力に応じて設定する必要がある。そのため、ケーソン躯体の角部以外の部分に係る部材厚は、必要以上に大きく形成されている場合があり、不経済であるという問題点を有していた。
【０００７】
また、前者の姿勢制御システムを利用したケーソン躯体の沈設方法は、ジャッキの制御により、ケーソン躯体の姿勢を所定の角度に保つことで、高精度なケーソンの施工を可能としているものの、地層の傾斜やケーソン躯体の形状により、位置に応じて異なるケーソン躯体の圧入時に作用する抵抗力に対して、最も大きい抵抗力に合せてジャッキの動力を設定する必要があり、不経済となる場合があった。また、部分的に玉石等が介在することで施工性が大幅に低下する場合があった。
【０００８】
また、後者のケーソン躯体の内壁面に沿って地盤改良体を形成する施工方法は、地盤の強度を均等に改良した状態でケーソン躯体を沈設することにより、不等沈下等が生じることなく、高品質な施工を可能としているものの、例えば平面視矩形状に形成されたケーソン躯体を沈設する場合、角部に作用する摩擦抵抗力や地盤反力等による抵抗力が他の部分よりも大きいため、ケーソン躯体の部材厚等は、角部の耐力に応じて形成する必要があり、部分的に必要以上に部材厚が厚い箇所が生じる問題点については解消されていなかった。
【０００９】
このような観点から、本発明は、簡易かつ高品質な施工を可能とし、また、ケーソン躯体の簡素化を可能とした、ケーソン構造の構築方法およびこれにより構築されたケーソン構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決すべく創案された本発明のケーソン構造の構築方法は、柱状で原地盤よりも小さい強度を有した複数本の地盤改良体を、沈設されるケーソン躯体の平面形状に沿って、所定の間隔により原地盤に形成する工程と、前記地盤改良体が形成された地盤に前記ケーソン躯体を沈設する工程と、を備えるケーソン構造の構築方法であって、前記複数本の地盤改良体により、前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高くなると想定される領域について、他の領域よりも地盤の強度を低下させることを特徴としている。
【００１１】
かかるケーソン構造の構築方法によれば、予め沈設されるケーソン躯体の形状に応じて地盤改良体を形成し、ケーソン躯体の沈設時に作用する抵抗力が高くなると想定される領域の地盤の強度（地盤支持力や粘着力等）を他の領域よりも弱くしているため、地層の変化や地層の傾斜等の影響を受けることがなく、高品質な施工が可能となる。このため、ケーソン躯体の圧入時に、ケーソン躯体に作用する抵抗力が略均等となり、ケーソン躯体の圧入時の姿勢の制御が容易であるとともに、ケーソン躯体の部材厚を応力の高い箇所に合せることにより全体の材料費が高価となることを抑えることを可能としている。
【００１２】
前記ケーソン構造の構築方法において、前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高くなると想定される領域では、他の領域に形成される地盤改良体の間隔よりも、地盤改良体の間隔を狭く形成すれば、ケーソン躯体の圧入時に、ケーソン躯体に作用する抵抗力が略均等となるため、好適である。
【００１３】
前記ケーソン構造の構築方法において、平面視が多角形状に形成された前記ケーソン躯体に対して、前記ケーソン躯体の各辺の両端から該辺の長さの１／５から１／３の範囲内に形成する地盤改良体の間隔を、該辺の残りの範囲内に形成する地盤改良体の間隔よりも狭く形成すれば、ケーソン躯体の沈設時に生じる抵抗力が大きくなるケーソン躯体の角部について、抵抗力が他の部分と同等となり、施工時の姿勢制御が容易となり施工性に優れているとともに、抵抗力の大きい部分に応じてケーソン躯体の部材厚を大きくする必要がなく、経済的である。
【００１４】
前記ケーソン構造の構築方法において、前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高くなると想定される領域では、他の領域に形成される地盤改良体の改良強度よりも、地盤改良体の改良強度を弱く形成すれば、ケーソン躯体の圧入時に、ケーソン躯体に作用する抵抗力が略均等となるため、高品質な施工が可能となり、好適である。
【００１５】
前記ケーソン構造の構築方法において、平面視が多角形状に形成された前記ケーソン躯体に対して、前記ケーソン躯体の各辺の両端から該辺の長さの１／５から１／３の範囲内に形成する地盤改良体の強度を、該辺の残りの範囲内に形成する地盤改良体の強度よりも弱く形成すれば、ケーソン躯体の沈設時の抵抗力が大きくなるケーソン躯体の角部について、抵抗力が他の部分と同等となり、施工時の姿勢制御が容易となり施工性に優れているとともに、抵抗力の大きい部分に応じてケーソン躯体の部材厚を大きくする必要がなく、経済的である。
【００１６】
さらに、前記ケーソン構造の構築方法において、平面視が多角形状に形成された前記ケーソン躯体に対して、前記ケーソン躯体の各辺の両端から該辺の長さの１／５から１／３の範囲内にのみ地盤改良体を形成すれば、ケーソン躯体の沈設時の抵抗力が大きくなるケーソン躯体の角部について、地盤の強度を弱めて、抵抗力を他の部分と同等とすることができるため、施工時の姿勢制御が容易となり施工性に優れているとともに、抵抗力の大きい部分に応じてケーソン躯体の部材厚を大きくする必要がなく、経済的である。
【００１７】
また、本発明にかかるケーソン構造は、地中に沈設されたケーソン躯体と、前記ケーソン躯体の平断面形状に沿って所定の間隔を有して地中に形成された複数本の柱状の地盤改良体と、を備えるケーソン構造であって、前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高い領域に形成された地盤改良体の間隔が、他の領域に形成された地盤改良体の間隔よりも、狭いことを特徴としている。
【００１８】
かかるケーソン構造によれば、ケーソン躯体に作用する地盤反力や摩擦抵抗力が、略均等に作用して、当該ケーソン構造が不等沈下することが防止される。
【００１９】
また、本発明にかかる他のケーソン構造は、地中に沈設されたケーソン躯体と、前記ケーソン躯体の平断面形状に沿って所定の間隔を有して地中に形成された複数本の柱状の地盤改良体と、を備えるケーソン構造であって、前記ケーソン躯体の沈設時に作用する地盤の抵抗力が高い領域に形成された地盤改良体の改良強度が、他の領域に形成された地盤改良体の改良強度よりも、弱いことを特徴としている。
【００２０】
かかるケーソン構造によれば、地層の変化や地層の傾斜等の影響を受けることなく、ケーソン躯体に作用する地盤支持力や摩擦抵抗力が均等となるため、ケーソン躯体が不等沈下することがなく、高品質の構造物を形成することが可能となり、好適である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るケーソン構造の構築方法およびケーソン構造によれば、簡易かつ高品質な施工を可能とし、また、ケーソン躯体の簡素化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る既設床版の補強構造を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
ここで、図１は、本実施形態に係るケーソン構造を示す平面図である。図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係るケーソン構造の構築方法の各施工段階を示す横断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、ケーソン構造の変形例を示す平面図である。また、図４は、一般的なケーソン構造の施工時の応力状態を示す概略斜視図であって、（ａ）は圧入ケーソンの場合、（ｂ）はニューマチックケーソンの場合をそれぞれ示している。
【００２３】
本実施形態に係るケーソン構造１は、図１に示すように、地盤に沈設されたケーソン躯体２と、このケーソン躯体２の平断面形状に沿って所定の間隔を有して地盤に形成された複数本の円柱状の地盤改良体３，３，…とを備えて構成されている。
【００２４】
ケーソン躯体２は、平面視矩形状で所定の高さを有した、鉄筋コンクリート製の角筒状の躯体であって、下端の刃口には、テーパ部が形成されている（図１及び図２（ｄ）参照）。そして、ケーソン躯体２は、後記する地盤改良体３，３，…が所定の間隔により配設された地盤中に圧入されることにより、地盤に沈設されている。
【００２５】
地盤改良体３は、図示しないアースオーガ等により、ケーソン躯体２の平面形状に沿って、所定の間隔により鉛直方向に削孔した掘削孔に、周辺地盤の強度（地盤支持力や粘着力等）よりも硬化後の強度が弱い改良材を混入することにより、円柱状に形成されている。ここで、地盤改良体３の長さ（深さ）は、ケーソン躯体２の高さ（深さ）と同等に形成する。なお、地盤改良体３の構築は、例えば、掘削土と改良材とを置換して構築しても、アースオーガ等により乱した土砂に改良材を撹拌混合することにより構築してもよく、その構築方法は限定されるものではない。
そして、本実施形態に係る地盤改良体３，３，…の間隔は、ケーソン躯体２の沈設時にケーソン躯体２に作用する応力（抵抗力）に応じて設定されており、ケーソン躯体２の各角部２ａ，２ａ，…において、地盤改良体３，３，…の間隔が狭められている。
【００２６】
なお、本実施形態では、ケーソン躯体２の角部２ａとして、ケーソン躯体２の辺の長さＷ，Ｌに対して、角から１／４の長さ（Ｗ／４，Ｌ／４）範囲内とするが、角部２ａの範囲は、辺の長さの１／５から１／３の範囲内で適宜設定が可能である。また、地盤改良体３を構成する改良材は限定されるものではなく、セメント系材料、石こう系材料、ウレタン、ベントナイト等、適宜公知の改良材から選定して使用すればよい。また、地盤改良体３の強度を、周辺地盤の強度よりも弱めることを目的とする観点からすれば、地盤改良体３に改良材を混入することなく、アースオーガ等により乱すのみとしてもよい。
【００２７】
ここで、通常、ケーソン躯体の圧入時に生じる抵抗力Ｎは、図４（ａ）に示すように、ケーソン躯体２の角部２ａに生じる抵抗力Ｎａが、辺の中央部に生じる抵抗力Ｎｂの２倍から３倍大きくなる。そのため、本実施形態では、このケーソン躯体２の角部２ａにおいて地盤改良体３，３，…を密に形成することで、角部２ａに対応する地盤の強度を他の部分よりも弱め、ケーソン躯体２に作用する抵抗力Ｎを略均等に生じるようにする。なお、ニューマチックケーソンによる場合についても、図４（ｂ）に示すように、同様に角部２ａにおいて作用する抵抗力Ｎａが中央部において作用する抵抗力Ｎｂの２〜３倍程度と大きくなる。
【００２８】
次に、図面を参照して、本実施形態に係るケーソン構造の構築方法について説明する。
【００２９】
本実施形態に係るケーソン構造１の構築方法は、（１）ケーソン躯体２の沈設予定地の周囲において、支持地盤層Ｒに定着されたアンカー４ａを所定数設置する、アンカー設置工程（図２（ａ）参照）と、（２）複数本の柱状の地盤改良体３，３，…を沈設されるケーソン躯体２の平面形状に沿って所定の間隔により地盤（原地盤）に形成する地盤改良工程（図２（ｂ）参照）と、（３）前記地盤改良体３，３，…が形成された地盤にケーソン躯体２を沈設する圧入工程（図２（ｃ）参照）とを備えている。
【００３０】
（１）アンカー設置工程
アンカー設置工程は、図２（ａ）に示すように、ケーソン躯体２の沈設予定地の周囲に所定数のアンカー４ａを設置する工程である。
アンカー４ａは、ケーソン躯体２の沈設時において、ジャッキ４ｃ（図２（ｃ）参照）による圧入力に対して十分な耐力を発現することが可能となるように、本数や定着長等が設定されており、アンカー４ａの先端は、支持地盤層Ｒに所定長挿入されて、かつ、定着体４ａ’が形成されている。なお、アンカー４ａの形式や構成等は限定されるものではなく、適宜公知のアンカーから選定すればよいことはいうまでもない。また、アンカー４ａの本数や配置も限定されるものではなく、想定されるケーソン躯体２の圧入力に応じて適宜設定すればよい。ここで、図２における符号Ｓは、軟弱地盤層である。
【００３１】
（２）地盤改良工程
地盤改良工程は、図１および図２（ｂ）に示すように、ケーソン躯体２の平面形状に沿って、所定の間隔により地盤改良体３，３，…を地盤に形成する工程であって、平面視が矩形状に形成されたケーソン躯体２に対して、ケーソン躯体２の各辺の両端から該辺の長さＬ，Ｗの１／４の範囲内に形成する地盤改良体３，３，…の間隔を、辺の残りの範囲内に形成する地盤改良体３，３，…の間隔よりも狭く形成する。
なお、地盤改良工程において形成される地盤改良体３，３，…について、ケーソン躯体２の沈設時に生じる摩擦抵抗力や地盤反力等により生じる抵抗力Ｎに応じて、抵抗力Ｎが大きい箇所に配置される地盤改良体３の改良強度を弱く設定してもよい。
【００３２】
（３）圧入工程
圧入工程は、図２（ｃ）に示すように、地盤改良工程において所定の間隔により所定数の地盤改良体３，３，…が形成された地盤中にケーソン躯体２を沈設する工程であって、アンカー設置工程において配置されたアンカー４ａを利用してジャッキ４ｃの圧入力により圧入する工程である。
なお、ケーソン躯体２の沈設は、ケーソン躯体２の上端に梁部材４ｂを横設し、この梁部材４ｂの両端部に設置されたジャッキ４ｃにより圧入力を付与することで行う。なお、ケーソン躯体２の圧入は、支持地盤層Ｒに定着されたアンカー４ａを介してジャッキ４ｃにより梁部材４ｂを下方向に押し込むことにより行う。
このとき、ケーソン躯体２に対して抵抗力Ｎが大きい角部２ａに対して、地盤改良体３が多く形成されて、抵抗力Ｎが弱められているため、圧入時にケーソン躯体２に作用する抵抗力Ｎは、略均等に付与される。
【００３３】
以上、本実施形態に係るケーソン構造の構築方法およびケーソン構造によれば、適切な配置により地盤改良体３，３，…が形成されているため、ケーソン躯体２の沈設時に、部分的に抵抗力Ｎが大きくなる箇所が発生することなく、ケーソン躯体２に均等な抵抗力が加わる。そのため、ケーソン躯体２の部材厚を、抵抗力Ｎの大きな箇所に合せて大きくする必要がなく、経済的な構造物の構築が可能となる。また、経済的な部材厚によるケーソン躯体２を使用するため、その取り扱いが容易で、施工性にも優れている。
また、摩擦抵抗力や地盤反力等もケーソン躯体２に対して均等に作用するため、水平状態による沈設が可能となるとともに、供用後に不等沈下（水平変位）が生じることもない。
【００３４】
また、地盤改良体３，３，…の形成も、ケーソン躯体２の周縁部全体に連続して形成するのではなく、必要に応じて間隔を調整して配置するため、不要に多くの地盤改良を行うことがなく、経済的に優れているとともに、施工性にも優れている。
【００３５】
また、地盤改良体３，３，…の改良強度を変化させることにより、ケーソン躯体２の沈設時の抵抗力Ｎの調整や、地盤改良体３の本数の削減等が可能となり、より効果的である。
【００３６】
以上、本発明に係る好適な実施の形態について説明したが、本発明は前記の各実施の形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ケーソン躯体２の平面形状の周囲について所定の間隔により地盤改良体３，３，…を形成するものとしたが、図３（ａ）に示すように、角部２ａのみに地盤改良体３を形成する構成としてもよい。
【００３７】
また、ケーソン構造１を構築する原地盤の地耐力に応じて地盤改良体３，３，…の配置を設定してもよいことはいうまでもなく、例えば、図３（ｂ）に示すように、地層の境にケーソン構造１を構築する場合には、軟弱地盤Ｇ１については、地盤改良体３同士の間隔を広くし、軟弱地盤Ｇ１よりも固い地盤Ｇ２に対しては、地盤改良体３，３，…同士の間隔を狭めることで、ケーソン躯体２の沈設時にケーソン躯体２に作用する抵抗力Ｎが均等となるようにしてもよい。
【００３８】
また、前記実施形態では、地盤改良体３同士の間隔を調節することにより、ケーソン躯体２の沈設時の抵抗力Ｎ（図４参照）を均等に作用するように構成したが、図３（ｃ）に示すように、沈設時の抵抗力Ｎが大きくなることが想定される部分（図３（ｃ）の場合は角部）に配置された地盤改良体３ａの強度を、他の地盤改良体３の強度よりも弱くすることにより、ケーソン躯体２に作用する抵抗力を均等とする構成としてもよい。なお、地盤改良体３の強度の調整および間隔の調整を組み合わせてもよいことはいうまでもない。
【００３９】
なお、ケーソンの方式は圧入方式に限定されるものではなく、例えばニューマチックケーソン方式など、あらゆる公知のケーソン方式に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施形態に係るケーソン構造を示す平面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係るケーソン構造の構築方法の各施工段階を示す横断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、ケーソン構造の変形例を示す平面図である。
【図４】一般的なケーソン構造の施工時の応力状態を示す概略斜視図であって、（ａ）は圧入ケーソンの場合、（ｂ）はニューマチックケーソンの場合をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００４１】
１    ケーソン構造
２    ケーソン躯体
２ａ  角部
３    地盤改良体
【図１】
2007217912.tif 000003
【図２】
2007217912.tif 000004
【図３】
2007217912.tif 000005
【図４】
2007217912.tif 000006